CN113915162B - 一种后向离心风机提效轮盘及后向离心风机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种后向离心风机提效轮盘及后向离心风机，轮盘包括若干个子午面，每个所述子午面对应一个子午流道，子午面包括第一径向型线、第二径向型线和若干周向型线，第一径向型线和第二径向型线为任一子午流道中的两个相邻叶片与轮盘安装位置处的交线延长线，周向型线设置在第一径向型线和第二径向型线之间，周向型线包括至少一个沿第一径向型线至第二径向型线方向呈下凹分布的下凹周向型线和至少一个沿第一径向型线至第二径向型线方向呈上凸分布的上凸周向型线。本发明通过子午面上的下凹周向型线和上凸周向型线配合使轮盘呈花瓣形结构，使本发明做功能力相比常规轮盘形式做功能力强，当转速一定时，达到一定压头所需要的叶片更小。

Description

一种后向离心风机提效轮盘及后向离心风机

技术领域

本发明属于风机的技术领域，具体涉及一种后向离心风机提效轮盘及后向离心风机。

背景技术

在风机行业中，通常的后向离心风机子午通道轮盘型线为直线、单圆弧、样条曲线等相对简单形状，导致后向离心风机静压效率受到影响，对于某些静压效率要求较高的应用场景，静压效率有待提升。

公开号为CN204663976U的专利涉及一种离心风机叶轮，包括后盘、前盘、钢管、叶片和轴盘；所述轴盘安装在后盘中心位置；所述叶片安装在前盘、后盘和导流盘之间；所述轴盘外设有导流盘，导流盘插入叶片内部，导流盘与后盘、叶片交错焊接；所述钢管安装在轴盘的外侧，钢管的外侧设有3片以上的加强板；所述钢管的一端与后盘相连接，另一端与导流盘相连接；所述轴盘的一端与后盘连接，另一端与钢管及导流盘连接。该专利中的风轮后盘为常规的单圆弧形状。

公开号为CN109441859A的专利申请涉及一种城际动车组辅助电源柜冷却用离心风机，包括电机安装板、顶板、进风道、支撑杆、叶轮、电机；进风道与顶板固定连接；叶轮与电机连接；电机安装板与顶板通过支撑杆连接为一个整体；叶轮是无蜗壳单叶轮结构，叶轮轮体部分包括前轮盘、后轮盘、轮芯和叶片；叶片焊接在前轮盘和后轮盘之间，轮芯设在叶轮轮体的中心；后轮盘是锥筒形状。该发明中的风轮后轮盘为锥筒形状，其子午通道轮盘型线为样条曲线，其无法满足某些静压效率要求较高的应用场景。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种后向离心风机提效轮盘，用于解决现有的技术问题，通过面上的下凹周向型线和上凸周向型线配合使轮盘呈花瓣形结构，使本发明做功能力相比常规轮盘形式做功能力强，当转速一定时，达到一定压头所需要的叶片更小。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种后向离心风机提效轮盘，所述轮盘用于为离心风机的叶片提供安装位置，每两个相邻的叶片与轮盘和轮盖的表面之间形成流道，所述轮盘包括若干个面，每个所述面对应一个流道，即若干个所述流道将所述轮盘分割成若干个面，所述面包括第一径向型线、第二径向型线和若干周向型线，所述第一径向型线和第二径向型线为任一流道中的两个相邻叶片与所述轮盘安装位置处的交线延长线，所述第一径向型线和所述第二径向型线由交线靠近轮盘中心的一端延伸至所述轮盘的外侧边缘位置，所述周向型线设置在所述第一径向型线和第二径向型线之间，所述周向型线包括至少一个沿第一径向型线至第二径向型线方向呈下凹分布的下凹周向型线和至少一个沿第一径向型线至第二径向型线方向呈上凸分布的上凸周向型线。每个所述面中的第一径向型线和第二径向型线均为该面的边缘径向型线。

作为更优选的，所述周向型线为沿周向延伸的三元曲线。

优选的，每个所述面的第一径向型线和第二径向型线之间的径向型线由轮盘的中心至边缘方向呈下凹、上凸、再下凹的多段弯曲曲线。

优选的，每个所述面的第一径向型线和第二径向型线之间的径向型线在所述下凹周向型线位置处于下凹的凹点，每个所述面的第一径向型线和第二径向型线之间的径向型线在所述上凸周向型线位置处于上凸的凸点。

优选的，沿径向方向，所述周向型线包括至少两个下凹周向型线和一个上凸周向型线，所述轮盘的周向边缘型线为所述下凹周向型线中的一个，所述上凸周向型线紧邻所述周向边缘型线设置，沿径向所述上凸周向型线的两侧均分布有所述下凹周向型线。

优选的，沿所述面的径向方向，所述第一径向型线和第二径向型线的起始点靠近所述轮盘的中心，所述第一径向型线和第二径向型线的终点位于所述轮盘的边缘处，所述上凸周向型线与所述第一径向型线连接的第一端点至所述第一径向型线的起始点的距离与所述第一径向型线的长度M比值γ的取值范围为75%～95% ，所述上凸周向型线与所述第二径向型线连接的第二端点至所述第二径向型线的起始点的距离与所述第二径向型线的长度N比值γ的取值范围为75%～95%，所述上凸周向型线的第一端点和第二端点之间的任意处端点至该处径向型线的起始点的距离与该处径向型线的长度比值范围为75%～95%。

优选的，所述上凸周向型线分别与所述第一径向型线、第二径向型线连接的第一端点和第二端点之间的连线和所述上凸周向型线的凸点之间的距离为上凸最大高度H，所述上凸最大高度H与所述轮盘直径R比值为上凸周向型线的上凸最大相对高度为ζ，所述ζ的取值范围为0.008～0.025。

优选的，沿所述面的径向方向，所述周向型线包括第一下凹周向型线、第二下凹周向型线、第三下凹周向型线和上凸周向型线，所述上凸周向型线设置在所述第二下凹周向型线、第三下凹周向型线之间，所述第三下凹周向型线位于所述轮盘的周向边缘。

优选的，沿所述面的径向方向，所述第一下凹周向型线与所述第一径向型线连接的第一端点至所述第一径向型线的起始点的距离与所述第一径向型线的长度M比值λ的取值范围为5%～30% ，所述第一下凹周向型线与所述第二径向型线连接的第二端点至所述第二径向型线的起始点的距离与所述第二径向型线的长度N比值λ的取值范围为5%～30%，所述第一下凹周向型线的第一端点和第二端点之间的任意处端点至该处径向型线的起始点的距离与该处径向型线的长度比值范围为5%～30%；

沿所述面的径向方向，所述第二下凹周向型线与所述第一径向型线连接的第一端点至所述第一径向型线的起始点的距离与所述第一径向型线的长度M比值β的取值范围为40%～70% ，所述第二下凹周向型线与所述第二径向型线连接的第二端点至所述第二径向型线的起始点的距离与所述第二径向型线的长度N比值β的取值范围为40%～70%，所述第二下凹周向型线的第一端点和第二端点之间的任意处端点至该处径向型线的起始点的距离与该处径向型线的长度比值范围为40%～70%。

优选的，所述第一下凹周向型线、第二下凹周向型线和第三下凹周向型线与所述第一径向型线、第二径向型线连接的两个端点之间的连线分别和所述第一下凹周向型线、第二下凹周向型线和第三下凹周向型线的凹点之间的距离为下凹最大高度L1、L2和L3，所述下凹最大高度L1、L2和L3与所述轮盘直径R比值分别为第一下凹周向型线、第二下凹周向型线和第三下凹周向型线的下凹最大相对高度δ1、δ2、δ3，所述δ1的取值范围为0.01～0.02，所述δ2取值范围为0.025～0.045，所述δ3取值范围为0.02～0.04。

本发明的目的之二是提供一种后向离心风机，包括轮盖、轮盘和置于所述轮盖和所述轮盘之间的若干个叶片，所述轮盘为上述任一项所述的轮盘。

有益效果：

本发明的后向离心风机提效轮盘的面包括径向型线和周向型线，由于轮盘的周向型线和径向型线均存在空间曲线设计，故轮盘的截面型线并非单一型线，通过面上的下凹周向型线和上凸周向型线配合使轮盘呈花瓣形结构，从而使得安装本申请轮盘的离心风机任意流道沿流场方向形成类似喷管的流道形式，面上的上凸周向型线处相当于流道喉部位置，使得流体先进行压缩后进行扩压，进而使本发明做功能力相比常规轮盘形式做功能力强，当转速一定时，达到一定压头所需要的叶片更小，压头为单位重量流体的能量。且当后向离心风机轮盖、叶片一定时，转速越高，采用本发明花瓣式轮盘相比常规轮盘达到一定压头耗功越低，静压效率越高。

附图说明

图1 所示为本发明实施例5一种后向离心风机的结构图；

图2所示为图1中A-A处的截面图；

图3 所示为本发明实施例1一种后向离心风机提效轮盘的结构图；

图4所示为本发明实施例1一种后向离心风机提效轮盘的俯视图；

图5所示为图4中在B-B处的截面图；

图6所示为本发明实施例1中轮盘面的第一径向型线和第二径向型线的长度示意图；

图7所示为本发明实施例1中轮盘面的上凸周向型线的上凸高度H示意图；

图8所示为本发明实施例1中轮盘面的第二下凹周向型线的下凹高度L2示意图；

图中各附图标记所指代的技术特征如下：

1、轮盘；11、第一径向型线；12、第二径向型线；131、第一下凹曲线；132、上凸曲线；133、第二下凹曲线；14、第一下凹周向型线；15、第二下凹周向型线；16、上凸周向型线；17、第三下凹周向型线；2、轮盖；3、叶片；4、流道；41、面。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

下面以具体实施例详细介绍本发明的技术方案。

实施例1

如图1所示，一种后向离心风机提效轮盘1，所述轮盘1用于为离心风机的叶片3提供安装位置，每两个相邻的叶片3与轮盘1和轮盖2的表面之间形成流道4，所述轮盘1包括若干个面41，每个所述面41对应一个流道4，即若干个所述流道4将所述轮盘1分割成若干个面41，如图3所示，所述面41包括第一径向型线11、第二径向型线12和若干周向型线，所述第一径向型线11和第二径向型线12为任一流道4中的两个相邻叶片3与所述轮盘1安装位置处的交线延长线，所述第一径向型线11和所述第二径向型线12由交线靠近轮盘1中心的一端延伸至所述轮盘1的外侧边缘位置，所述周向型线设置在所述第一径向型线11和第二径向型线12之间，所述周向型线包括至少一个沿第一径向型线11至第二径向型线12方向呈下凹分布的下凹周向型线和至少一个沿第一径向型线11至第二径向型线12方向呈上凸分布的上凸周向型线16。每个所述面41中的第一径向型线11和第二径向型线12均为该面41的边缘径向型线。

所述周向型线还可以为沿周向延伸的空间曲线，由于轮盘1截面型线采用空间曲线绘制，会使轮盘1沿径向不同位置的剖切视图并不一致。

如图4和5所示，每个所述面41的第一径向型线11和第二径向型线12之间的径向型线由轮盘1的中心至边缘方向呈下凹、上凸、再下凹的多段弯曲曲线，即径向型线至少具有第一下凹曲线131、上凸曲线132和第二下凹曲线133。其下凹深度和上凸高度决定了叶轮的做功大小和静压效率的高低，径向型线和周向型线的曲线设计会使所述轮盘1的截面型线并非单一型线。

每个所述面41的第一径向型线11和第二径向型线12之间的径向型线在所述下凹周向型线位置处于下凹的凹点，每个所述面41的第一径向型线11和第二径向型线12之间的径向型线在所述上凸周向型线16位置处于上凸的凸点。即在下凹周向型线位置处，所述径向型线刚好处于下凹段的凹点位置，在上凸周向型线16位置处，所述径向型线刚好处于上凸段的凸点位置，因此本实施例中的轮盘1在周向型线所处的位置既存在沿周向的弯曲还存在沿径向方向的弯曲，使轮盘1存在两个方向的弯曲，故其面41截面型线并非单一型线。

本实施例中沿径向方向，所述周向型线包括至少两个下凹周向型线和一个上凸周向型线16，所述轮盘1的周向边缘型线为所述下凹周向型线中的一个，所述上凸周向型线16紧邻所述周向边缘型线设置，沿径向所述上凸周向型线16的两侧均分布有所述下凹周向型线。

如图3所示，本实施例优选的，沿所述面41的径向方向，所述周向型线包括第一下凹周向型线14、第二下凹周向型线15、第三下凹周向型线17和上凸周向型线16，所述上凸周向型线16设置在所述第二下凹周向型线15、第三下凹周向型线17之间，所述第三下凹周向型线17位于所述轮盘1的周向边缘。上述设置方式使轮盘1呈花瓣式结构，从而使得轮盘1装配在离心风机后，任意流道4沿流场方向形成类似喷管的流道形式，面41上的上凸周向型线16处相当于流道4喉部位置，使得流体先进行压缩后进行扩压，进而使本发明做功能力相比常规轮盘1形式做功能力强，当转速一定时，达到一定压头所需要的叶片3更小，压头为单位重量流体的能量。且当后向离心风机轮盖2、叶片3一定时，转速越高，采用本发明花瓣式轮盘1相比常规轮盘1达到一定压头耗功越低，静压效率越高。

如图6和7所示，沿所述面41的径向方向，所述第一径向型线11和第二径向型线12的起始点靠近所述轮盘1的中心，所述第一径向型线11和第二径向型线12的终点位于所述轮盘1的边缘处，所述上凸周向型线16与所述第一径向型线11连接的第一端点至所述第一径向型线11的起始点的距离与所述第一径向型线11的长度M比值γ的取值范围为75%～95%，所述上凸周向型线16与所述第二径向型线12连接的第二端点至所述第二径向型线12的起始点的距离与所述第二径向型线12的长度N比值γ的取值范围为75%～95%，所述上凸周向型线16的第一端点和第二端点之间的任意处端点至该处径向型线的起始点的距离与该处径向型线的长度比值范围为75%～95%。所述上凸周向型线16分别与所述第一径向型线11、第二径向型线12连接的第一端点和第二端点之间的连线和所述上凸周向型线16沿周向的凸点之间的距离为上凸最大高度H，所述上凸最大高度H与所述轮盘1直径R比值为上凸周向型线16的上凸最大相对高度为ζ，所述ζ的取值范围为0.008～0.025。这样设置使得上凸周向型线16更靠近轮盘1的边缘处，及气流的出口侧，使得气流在经过上凸周向型线16时，由于上凸周向型线16位置处在周向和径向处均存在上凸点，且周向和径向同时存在呈上凸趋势分布的曲线，因此面41上经过该上凸周向型线16处的任一一点的径向型线均不相同，使得截面型线并非单一型线，从而形成复杂的花瓣形轮盘1结构。因此该处的气流会先压缩后进行扩压，使得其做功能力强于型线为直线、单圆弧、样条曲线的轮盘1。第一下凹周向型线14和第二下凹周向型线15与第一上凸周向型线16处的轮盘1结构相似，只是弯曲方向相反。

如图6和8所示，沿所述面41的径向方向，所述第一下凹周向型线14与所述第一径向型线11连接的第一端点至所述第一径向型线11的起始点的距离与所述第一径向型线11的长度M比值λ的取值范围为5%～30% ，所述第一下凹周向型线14与所述第二径向型线12连接的第二端点至所述第二径向型线12的起始点的距离与所述第二径向型线12的长度N比值λ的取值范围为5%～30%，所述第一下凹周向型线14的第一端点和第二端点之间的任意处端点至该处径向型线的起始点的距离与该处径向型线的长度比值范围为5%～30%；

沿所述面41的径向方向，所述第二下凹周向型线15与所述第一径向型线11连接的第一端点至所述第一径向型线11的起始点的距离与所述第一径向型线11的长度M比值β的取值范围为40%～70% ，所述第二下凹周向型线15与所述第二径向型线12连接的第二端点至所述第二径向型线12的起始点的距离与所述第二径向型线12的长度N比值β的取值范围为40%～70%，所述第二下凹周向型线15的第一端点和第二端点之间的任意处端点至该处径向型线的起始点的距离与该处径向型线的长度比值范围为40%～70%。

所述第一下凹周向型线14与所述第一径向型线11、第二径向型线12连接的两个端点之间的连线分别和所述第一下凹周向型线14的凹点之间的距离为下凹最大高度L1，所述下凹最大高度L1与所述轮盘1直径R比值为第一下凹周向型线14的下凹最大相对高度δ1，所述δ1的取值范围为0.01～0.02。

第二下凹周向型线15与所述第一径向型线11、第二径向型线12连接的两个端点之间的连线和所述第二下凹周向型线15的凹点之间的距离为下凹最大高度L2，所述下凹最大高度L2与所述轮盘1直径R比值为第二下凹周向型线15的下凹最大相对高度δ2，所述δ2取值范围为0.025～0.045。

第三下凹周向型线17与所述第一径向型线11、第二径向型线12连接的两个端点之间的连线和第三下凹周向型线17的凹点之间的距离为下凹最大高度L3，所述下凹最大高度L3与所述轮盘1直径R比值为第三下凹周向型线17的下凹最大相对高度δ3，所述δ3取值范围为0.02～0.04。

δ1、δ2、δ3之间的关系为：δ1＜δ3，δ1＜δ2。

实施例2

本实施例仅描述与上述实施例不同之处，在本实施例中，沿径向方向，所述周向型线包括四个下凹周向型线和一个上凸周向型线16，沿第一径向型线11的起始点至终点方向，所述周向型线依次包括第一下凹周向型线14、第二下凹周向型线15、上凸周向型线16、第三下凹周向型线17、第四下凹周向型线，所述上凸周向型线16设置在所述第二下凹周向型线15、第三下凹周向型线17之间，所述第四下凹周向型线位于所述轮盘1的周向边缘。

实施例3

本实施例仅描述与上述实施例不同之处，在本实施例中，沿径向方向，所述周向型线包括四个下凹周向型线和两个上凸周向型线16，沿第一径向型线11的起始点至终点方向，所述周向型线依次包括第一下凹周向型线14、第二下凹周向型线15、第一上凸周向型线16、第三下凹周向型线17、第二上凸周向型线16、第四下凹周向型线，所述第四下凹周向型线位于所述轮盘1的周向边缘。

实施例4

如图1和2所示，一种后向离心风机，包括轮盖2、轮盘1和置于所述轮盖2和所述轮盘1之间的若干个叶片3，所述轮盘1为上述任一实施例所述的轮盘1。

以上对本发明所提供的一种后向离心风机提效轮盘的实施例进行了详细阐述。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，还可以本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种后向离心风机提效轮盘，所述轮盘(1)用于为离心风机的叶片(3)提供安装位置，每两个相邻的叶片(3)与轮盘(1)和轮盖(2)的表面之间形成流道(4)，其特征在于，所述轮盘(1)包括若干个面(41)，每个所述面(41)对应一个流道(4)，所述面(41)包括第一径向型线(11)、第二径向型线(12)和若干周向型线，所述第一径向型线(11)和第二径向型线(12)为任一流道(4)中的两个相邻叶片(3)与所述轮盘(1)安装位置处的交线延长线，所述周向型线设置在所述第一径向型线(11)和第二径向型线(12)之间，所述周向型线包括沿第一径向型线(11)至第二径向型线(12)方向呈下凹分布的下凹周向型线和沿第一径向型线(11)至第二径向型线(12)方向呈上凸分布的上凸周向型线(16)；

沿所述面(41)的径向方向，所述第一径向型线(11)和第二径向型线(12)的起始点靠近所述轮盘(1)的中心，所述第一径向型线(11)和第二径向型线(12)的终点位于所述轮盘(1)的边缘处，所述上凸周向型线(16)与所述第一径向型线(11)连接的第一端点至所述第一径向型线(11)的起始点的距离与所述第一径向型线(11)的长度M比值γ的取值范围为75%～95% ，所述上凸周向型线(16)与所述第二径向型线(12)连接的第二端点至所述第二径向型线(12)的起始点的距离与所述第二径向型线(12)的长度N比值γ的取值范围为75%～95%，所述上凸周向型线(16)的第一端点和第二端点之间的任意处端点至该处径向型线的起始点的距离与该处径向型线的长度比值范围为75%～95%；

所述上凸周向型线(16)分别与所述第一径向型线(11)、第二径向型线(12)连接的第一端点和第二端点之间的连线和所述上凸周向型线(16)的凸点之间的距离为上凸最大高度H，所述上凸最大高度H与所述轮盘(1)直径d比值为上凸周向型线(16)的上凸最大相对高度为ζ，所述ζ的取值范围为0.008～0.025；

沿所述面(41)的径向方向，所述周向型线包括第一下凹周向型线(14)、第二下凹周向型线(15)、第三下凹周向型线(17)和上凸周向型线(16)，所述上凸周向型线(16)设置在所述第二下凹周向型线(15)、第三下凹周向型线(17)之间，所述第三下凹周向型线(17)位于所述轮盘(1)的周向边缘；

沿所述面(41)的径向方向，所述第一下凹周向型线(14)与所述第一径向型线(11)连接的第一端点至所述第一径向型线(11)的起始点的距离与所述第一径向型线(11)的长度M比值λ的取值范围为5%～30% ，所述第一下凹周向型线(14)与所述第二径向型线(12)连接的第二端点至所述第二径向型线(12)的起始点的距离与所述第二径向型线(12)的长度N比值λ的取值范围为5%～30%，所述第一下凹周向型线(14)的第一端点和第二端点之间的任意处端点至该处径向型线的起始点的距离与该处径向型线的长度比值范围为5%～30%；

沿所述面(41)的径向方向，所述第二下凹周向型线(15)与所述第一径向型线(11)连接的第一端点至所述第一径向型线(11)的起始点的距离与所述第一径向型线(11)的长度M比值β的取值范围为40%～70% ，所述第二下凹周向型线(15)与所述第二径向型线(12)连接的第二端点至所述第二径向型线(12)的起始点的距离与所述第二径向型线(12)的长度N比值β的取值范围为40%～70%，所述第二下凹周向型线(15)的第一端点和第二端点之间的任意处端点至该处径向型线的起始点的距离与该处径向型线的长度比值范围为40%～70%；

所述第一下凹周向型线(14)、第二下凹周向型线(15)和第三下凹周向型线(17)与所述第一径向型线(11)、第二径向型线(12)连接的两个端点之间的连线分别和所述第一下凹周向型线(14)、第二下凹周向型线(15)和第三下凹周向型线(17)的凹点之间的距离为下凹最大高度L1、L2和L3，所述下凹最大高度L1、L2和L3与所述轮盘(1)直径R比值分别为第一下凹周向型线(14)、第二下凹周向型线(15)和第三下凹周向型线(17)的下凹最大相对高度δ1、δ2、δ3，所述δ1的取值范围为0.01～0.02，所述δ2取值范围为0.025～0.045，所述δ3取值范围为0.02～0.04。

2.根据权利要求1所述的一种后向离心风机提效轮盘，其特征在于，每个所述面(41)的第一径向型线(11)和第二径向型线(12)之间的径向型线由轮盘(1)的中心至边缘方向呈下凹、上凸、再下凹的多段弯曲曲线。

3.根据权利要求1所述的一种后向离心风机提效轮盘，其特征在于，每个所述面(41)的第一径向型线(11)和第二径向型线(12)之间的径向型线在所述下凹周向型线位置处于下凹的凹点，每个所述面(41)的第一径向型线(11)和第二径向型线(12)之间的径向型线在所述上凸周向型线(16)位置处于上凸的凸点。

4.一种后向离心风机，包括轮盖(2)、轮盘(1)和置于所述轮盖(2)和所述轮盘(1)之间的若干个叶片(3)，其特征在于，所述轮盘(1)为权利要求1-3任一项所述的轮盘(1)。